Информационные технологии

Автоматики НГТУ

Часть 1. Операционные системы

интерфейс современных ОС:
- Windows 2000 /

XP / 2003 / Vista / 2008 /2008 HPC/ 7 / 8,
- Windows Embedded (Windows CE.NET, Windows XP Embedded),
- Linux,
- Solaris (Sun),
- ОС для мобильных устройств: Windows Mobile, Google Android,
- ОС для облачных вычислений: Microsoft Windows Azure;
Практические знания и навыки по использованию операционных систем и сетей;
Основные концепции прикладного программного обеспечения.

John Wiley & Sons, 2012 (9th ed.);
Таненбаум Э. Современные операционные

системы. – Питер, 2010;
Таненбаум А. Компьютерные сети. – Питер, 2012;
Цикритзис Д., Бернстайн Ф. Операционные системы. – М.: Мир, 1977;
Драуби О., Моримото Р., Ноэл М., Амарис К., Мистри Р. Microsoft Windows Server 2008. – Вильямс, 2008;
Соломон Д., Руссинович М. Внутреннее устройство MS Windows: Windows Server 2003, Windows XP и Windows 2000. 4-е изд. – Русская редакция (Microsoft Press), 2008;
Майерс С. MacOS X 10.5 Leopard. – БХВ, 2008;
Баррет Д. Дж. Linux: Основные команды. – Кудиц-Пресс, 2008;
В. О. Сафонов. Операционные системы и сети. Материалы курса. http://www.microsoft.com/rus/msdnaa/curricula.

компоненты, задачи современной ОС.

системное программное обеспечение, управляющее работой ЭВМ и являющееся посредником (интерфейсом)

между аппаратурой (hardware), прикладным программным обеспечением (application software) и пользователем ЭВМ (user).

ЭВМ – обобщающий термин.

В рамках курса рассматриваются ОС, предназначенные для персональных и промышленных компьютеров, серверных платформ, а также информационно-вычислительных систем и сетей.

Цели работы операционной системы:
- обеспечить удобство, эффективность, надежность, безопасность использования компьютера в целом и отдельных его устройств в частности,
- обеспечить удобство, эффективность, надежность, безопасность использования прикладных программ,
- обеспечить удобство, эффективность, надежность, безопасность использования данных.
Особая важность безопасности, надежности и защиты данных: инициатива Trustworthy Computing фирмы Microsoft (2002).

(memory), устройства ввода-вывода (I/O devices)

Операционная система (operating system) – управляет

использованием аппаратуры различными программами и пользователями

Прикладное программное обеспечение (applications programs) – программы, предназначенные для решения различных классов задач (компиляторы, СУБД, графические библиотеки, игровые программы и др.)

Пользователи (users) – люди и другие компьютеры

компьютеры (desktops),
Портативные компьютеры (laptops, notebooks),
Карманные портативные компьютеры (КПК) – handhelds
Мобильные

устройства (mobile intelligent devices) – мобильные телефоны, коммуникаторы,
Носимые компьютеры (wearable computers),
Распределенные системы (distributed systems),
Системы реального времени (real-time systems).

процессами
1970-е г.: UNIX – первая “мобильная” ОС (AT&T, B. Kernighan,

D.Ritchie), работавшая на многих аппаратных платформах
1980-е гг.: CP/M (8-разрядная), MS DOS (16-разрядная) – первые ОС для персональных iомпьютеров с процессорами Intel 8080/8086 (x86)
1980-е гг.: Macintosh/MacOS (Apple) – первая компьютерная и операционная система с развитой поддержкой GUI
1990-е гг.: Windows, Windows 3.x, Windows for Workgroups, Windows NT, Windows 98
В настоящее время: Windows XP/2003/Vista/Windows 2008, Windows 7, Windows 8, Linux
Самая распространенная в мире ОС – Google Android. Windows – только на втором месте…

систем и сетей
Microsoft: Windows XP, Windows 2003, Windows Vista (2007),

Windows 2008, Windows 2008 HPC, Windows 7, Windows 8,
Oracle/Sun: Solaris 10 для платформ SPARC, x86, x64,
Linux: многочисленные диалекты (Red Hat, Fedora, Mandrake, Ubuntu, SuSE и др.– сотни диалектов). Ядро Linux распространяется свободно с исходными кодами,
Unix: FreeBSD, NetBSD, OpenBSD.
Apple: MacOS.

ОС для мобильных устройств:
Microsoft Windows Mobile, Google Android и др.

ОС для облачных вычислений:
Microsoft Windows Azure.

ОС с открытым исходным кодом (уникальная возможность изучить современные ОС “изнутри”):
Microsoft: Windows Embedded Shared Source, Windows Research Kernel,
Sun: OpenSolaris (на ее основе будет выпущена Solaris 11),
Linux: большинство диалектов доступно вместе с исходным кодом.

один раз и постоянно (резидентно) находящаяся в памяти

Подсистема управления ресурсами

(resource allocator) – часть ОС, управляющая вычислительными ресурсами (оперативной и внешней памятью и др.)

Управляющая программа (control program, supervisor) – подсистема ОС, управляющая исполнением пользовательских программ и функционированием устройств ввода-вывода

внешней памятью
Поддержка сетей (networking)
Организация системы защиты (protection)
Организация системы поддержки командного

интерпретатора (Windows: MS DOS Prompt; UNIX: shells – sh, csh, ksh, bash)
Организация графической оболочки

процесса требуется ряд ресурсов, включая время процессора, память, файлы, устройства

ввода-вывода, сетевые устройства и др.
Обычно при создании процесса для него создается новое пространство виртуальной памяти
ОС отвечает за следующие действия, связанные с управлением процессами:
Создание и удаление процессов.
Приостановка и возобновление процессов.
Обеспечение механизмов для:
Синхронизации процессов,
Взаимодействия процессов.

Операционная система распределяет ресурсы памяти между процессами, выделяет память по

запросу, освобождает ее при явном запросе или по окончании процесса, хранит списки занятой и свободной памяти в системе.

устройстве, например, на диске. ОС организует работу пользовательских программ с

файлами, создает файлы, выполняет их открытие и закрытие и операции над ними (чтение и запись), хранит ссылки на файлы в директориях (папках) и обеспечивает их поиск по символьным именам.

надежность работы внешних устройств, эффективность их использования, диагностику и реконфигурацию

в случае их сбоев и отказов. Для этого ОС хранит и использует таблицу состояния устройств.

задачам управления основной памятью, - выделение памяти по запросу, освобождение

памяти, хранение списков свободной и занятой памяти и др. ОС поддерживает также использование ассоциативной памяти (кэш-памяти) для оптимизации обращения к внешней памяти.

вызов соответствующих драйверов, поддержку удаленного взаимодействия с файловыми системами, находящимися

на компьютерах сети, удаленный вход на другие компьютеры сети и использование их вычислительных ресурсов, отправку и получение сообщений по сети, защиту от сетевых атак.

безопасность, т.е. защита от внешних атак, конфиденциальность личной и корпоративной

информации, диагностика и исправления ошибок и неисправностей и др.
ОС обеспечивает защиту компонент компьютерной системы, данных и программ, поддерживает фильтрацию сетевых пакетов, обнаружение и предотвращение внешних атак, хранит информацию обо всех действиях над системными структурами, полезную для анализа атак и борьбы с ними.

набор командных языков), состоящих из пользовательских команд, выполняемых с пользовательского

терминала (из пользовательской консоли).
Типичные команды – это получение информации об окружении, установка и смена текущей рабочей директории, пересылка файлов, компиляция и выполнение программ, получение информации о состоянии системы и выполнении своих процессов и др.
В системе Windows для выполнения команд по традиции используется окно пользовательской консоли MS DOS (MS DOS Prompt), в системе Linux – специальное окно "Терминал" (Start / System Tools / Terminal).

неудобно, поэтому простой и наглядный графический пользовательский интерфейс с ОС

необходим. Имеется много известных графических оболочек для операционных систем, причем их возможности очень похожи друг на друга - настолько, что подчас не вполне понятно, какая именно ОС используется. Среди графических оболочек, используемых в системах типа UNIX, можно назвать CDE, KDE, GNOME. ОС Windows и MacOS имеют собственные, весьма удобные графические оболочки.